本文關(guān)鍵詞：網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為一種新的軟件應(yīng)用模式,網(wǎng)構(gòu)軟件構(gòu)建和運(yùn)行在開放、動(dòng)態(tài)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上,將是軟件系統(tǒng)未來的一種重要發(fā)展方向,其可靠性研究受到了越來越多的重視。本文針對(duì)網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性,主要研究網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性模型理論和可靠性計(jì)算方法。所涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要是基于進(jìn)程代數(shù)網(wǎng)構(gòu)軟件演算、基于馬爾可夫鏈的可靠性分析和可靠性分配計(jì)算。本文研究主要分為六部分。第一,研究并系統(tǒng)地總結(jié)了網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性主要技術(shù)難題以及解決方案。分析并論述了網(wǎng)構(gòu)軟件的應(yīng)用背景、應(yīng)用特點(diǎn)與網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性的概念以及研究現(xiàn)狀;對(duì)比分析了現(xiàn)有軟件與網(wǎng)構(gòu)軟件,系統(tǒng)地研究了網(wǎng)構(gòu)軟件在可靠性方面的主要技術(shù)難點(diǎn)與解決方法。大量研究表明,網(wǎng)構(gòu)軟件作為一種新的軟件模式,雖然在系統(tǒng)架構(gòu)和應(yīng)用上已取得了明顯的進(jìn)展,但是在可靠性方面仍然存在一些技術(shù)難題,妨礙了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用,例如:可靠性模型建立、可靠性計(jì)算、轉(zhuǎn)移概率計(jì)算、可靠性演化、可靠性分配計(jì)算等。本研究?jī)?nèi)容為網(wǎng)構(gòu)軟件后續(xù)研究提供了理論依據(jù),起到了重要參考作用。第二,提出了一種基于進(jìn)程代數(shù)的網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性形式化方法。建立了體現(xiàn)網(wǎng)構(gòu)軟件運(yùn)行特點(diǎn)的模型,提出了基于進(jìn)程代數(shù)的表示與演算方法,由此來實(shí)現(xiàn)可靠性的演算。從代數(shù)的角度,實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性表示和計(jì)算。首先,給出了網(wǎng)構(gòu)軟件以及可靠性的形式化定義,其體現(xiàn)了網(wǎng)構(gòu)軟件的動(dòng)態(tài)性、適應(yīng)性,作為分析的基礎(chǔ);其次,提出了網(wǎng)構(gòu)軟件的構(gòu)件可靠性組合運(yùn)算,構(gòu)建了網(wǎng)構(gòu)軟件的代數(shù)系統(tǒng);最后,提出了構(gòu)件可靠性的組合演算方法,解決了網(wǎng)構(gòu)軟件動(dòng)態(tài)性、適應(yīng)性的可靠性演算問題。實(shí)驗(yàn)顯示,所提算法符合網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性規(guī)律。第三,提出了一種網(wǎng)構(gòu)軟件構(gòu)件和系統(tǒng)可靠性的計(jì)算方法。以前面的研究?jī)?nèi)容為基礎(chǔ),針對(duì)網(wǎng)構(gòu)軟件的運(yùn)行狀態(tài)及特點(diǎn),基于馬爾可夫鏈和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)理論,提出了網(wǎng)構(gòu)軟件的可靠性模型以及計(jì)算方法,實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)構(gòu)軟件構(gòu)件和系統(tǒng)可靠性的計(jì)算。首先,在體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上構(gòu)建馬爾可夫鏈和貝葉斯網(wǎng)絡(luò),建立了可靠性計(jì)算模型;其次,提出了轉(zhuǎn)移概率計(jì)算方法,作為可靠性計(jì)算的基礎(chǔ);考慮網(wǎng)絡(luò)訪問特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)性能,根據(jù)泊松分布,提出了網(wǎng)構(gòu)軟件構(gòu)件之間連接可靠性的計(jì)算方法,實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下連接可靠性計(jì)算;最后,根據(jù)隨機(jī)和概率理論,利用轉(zhuǎn)移占用率來估計(jì)轉(zhuǎn)移概率,基于梯度法提出了轉(zhuǎn)移概率矩陣的計(jì)算方法。實(shí)驗(yàn)顯示,所提算法能有效計(jì)算網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性。第四,提出了一種網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性演化的計(jì)算方法。網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性演化是網(wǎng)構(gòu)軟件演化的重要特性,根據(jù)卷積理論和演化特性,給出了網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性演化定義,提出了可靠性演化方法和計(jì)算方法,從計(jì)算復(fù)雜性方面保障了效率,同時(shí),通過引入可靠性矢量,解決了傳統(tǒng)模型中構(gòu)件可靠性同時(shí)變化情況下系統(tǒng)可靠性的演化計(jì)算問題。實(shí)驗(yàn)表明,提出的可靠性演化模型和計(jì)算方法能有效地進(jìn)行可靠性演化分析和性能評(píng)估。第五,提出了一種基于梯級(jí)懲罰的混合動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性分配。分析和研究了基于DTMC(Discrete Time Markov Chain)的可靠性分配方法,基于DTMC研究了可靠性計(jì)算函數(shù)生成,提出了可靠性函數(shù)生成方法,緩解了因?yàn)槟壳奥窂奖ㄗ璧K可靠性計(jì)算的問題。根據(jù)網(wǎng)構(gòu)軟件特點(diǎn),設(shè)計(jì)了可靠性成本函數(shù),為可靠性分配提供了理論依據(jù)。最后,設(shè)計(jì)了基于梯級(jí)懲罰的GA-PSO混合動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法,實(shí)現(xiàn)了可靠性有效分配。實(shí)驗(yàn)表明,所提出的可靠性分配計(jì)算方法分配效果好,可以滿足可靠性分配要求,并能很好地控制軟件成本。本文還根據(jù)現(xiàn)有的研究基礎(chǔ),對(duì)網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了展望。首先是網(wǎng)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)移概率自動(dòng)化提取的新方法,促進(jìn)改善可靠性計(jì)算及時(shí)性,有效支持網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性分析。其次,考慮網(wǎng)絡(luò)影響因素,設(shè)計(jì)更有效的可靠性計(jì)算方法,使之具有更高的求解速度和提供更多的可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)。最后是可靠性計(jì)算的專用化設(shè)計(jì)與并行計(jì)算,使其能夠針對(duì)不同類型的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行不同的優(yōu)化,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)和利用豐富的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算資源實(shí)行并行計(jì)算,促進(jìn)計(jì)算效率的提高,有效應(yīng)用于更復(fù)雜軟件。
【關(guān)鍵詞】：網(wǎng)構(gòu)軟件 可靠性 可靠性計(jì)算 可靠性演化 可靠性分配
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP311.53
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-18
• 1.1 研究目的和意義13-15
• 1.2 研究?jī)?nèi)容與貢獻(xiàn)15-16
• 1.3 文章組織結(jié)構(gòu)16-18
• 第二章 網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性理論及現(xiàn)狀研究18-34
• 2.1 網(wǎng)構(gòu)軟件概念18-19
• 2.2 網(wǎng)構(gòu)軟件應(yīng)用及特點(diǎn)19-22
• 2.2.1 網(wǎng)構(gòu)軟件的集成與應(yīng)用19-21
• 2.2.2 網(wǎng)構(gòu)軟件特點(diǎn)21-22
• 2.3 網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性概念22-23
• 2.4 網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性研究現(xiàn)狀23-33
• 2.4.1 軟件可靠性分析方法和模型23-25
• 2.4.2 網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性模型和計(jì)算研究25-30
• 2.4.3 進(jìn)程代數(shù)形式化方法30-31
• 2.4.4 轉(zhuǎn)移概率獲取方法31-32
• 2.4.5 可靠性演化32
• 2.4.6 可靠性分配32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第三章 網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性形式化方法研究34-54
• 3.1 網(wǎng)構(gòu)軟件形式化模型定義34-36
• 3.2 網(wǎng)構(gòu)軟件組合運(yùn)算36-38
• 3.3 網(wǎng)構(gòu)軟件代數(shù)系統(tǒng)38-39
• 3.4 網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性演算39-49
• 3.4.1 網(wǎng)構(gòu)軟件結(jié)構(gòu)可靠性40-41
• 3.4.2 網(wǎng)構(gòu)軟件構(gòu)件演化算法41-43
• 3.4.3 網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性隨機(jī)進(jìn)程代數(shù)表示43-45
• 3.4.4 網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性隨機(jī)進(jìn)程代數(shù)演算45-47
• 3.4.5 網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性演算方法47-49
• 3.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證49-52
• 3.6 本章小結(jié)52-54
• 第四章 網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性計(jì)算方法研究54-91
• 4.1 網(wǎng)構(gòu)軟件的馬爾可夫鏈特點(diǎn)54-55
• 4.2 網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性計(jì)算建模55-59
• 4.3 構(gòu)件可靠性計(jì)算方法59-68
• 4.3.1 構(gòu)件可靠性計(jì)算59-68
• 4.3.1.1 構(gòu)件可靠性計(jì)算59-63
• 4.3.1.2 構(gòu)件可靠性恢復(fù)度計(jì)算63-65
• 4.3.1.3 基于HMM的可靠性計(jì)算65-68
• 4.3.2 連接可靠性計(jì)算68
• 4.4 轉(zhuǎn)移概率及其計(jì)算68-76
• 4.4.1 網(wǎng)構(gòu)軟件轉(zhuǎn)移概率68-69
• 4.4.2 網(wǎng)絡(luò)因素下轉(zhuǎn)移概率計(jì)算69-70
• 4.4.3 轉(zhuǎn)移概率計(jì)算模型70-72
• 4.4.4 轉(zhuǎn)移概率計(jì)算方法72-73
• 4.4.5 轉(zhuǎn)移概率計(jì)算算法73-76
• 4.4.5.1 梯度投影法73-75
• 4.4.5.2 轉(zhuǎn)移概率計(jì)算算法設(shè)計(jì)75-76
• 4.5 網(wǎng)構(gòu)軟件系統(tǒng)可靠性計(jì)算76-79
• 4.6 系統(tǒng)可靠性影響分析79-80
• 4.7 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證80-89
• 4.8 本章小結(jié)89-91
• 第五章 網(wǎng)構(gòu)軟件系統(tǒng)可靠性演化計(jì)算研究91-100
• 5.1 網(wǎng)構(gòu)軟件演化性91-92
• 5.2 可靠性演化計(jì)算92-95
• 5.2.1 可靠性演化計(jì)算92-93
• 5.2.2 可靠性演化趨勢(shì)計(jì)算93-95
• 5.3 計(jì)算可靠性演化趨勢(shì)算法95-96
• 5.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證96-99
• 5.5 本章小結(jié)99-100
• 第六章 網(wǎng)構(gòu)軟件系統(tǒng)可靠性分配100-113
• 6.1 網(wǎng)構(gòu)軟件系統(tǒng)可靠性分配模型101
• 6.2 基于結(jié)構(gòu)的網(wǎng)構(gòu)軟件系統(tǒng)可靠性101-102
• 6.3 網(wǎng)構(gòu)軟件MARKOV鏈生成方法102-103
• 6.4 可靠性計(jì)算函數(shù)103-106
• 6.5 網(wǎng)構(gòu)軟件構(gòu)件可靠性分配106-107
• 6.5.1 可靠性成本函數(shù)106-107
• 6.5.2 可靠性規(guī)劃分配107
• 6.6 可靠性規(guī)劃分配算法107-109
• 6.6.1 慣性權(quán)重系數(shù)改進(jìn)108
• 6.6.2 約束條件處理108
• 6.6.3 編碼處理108-109
• 6.6.4 可靠性分配算法設(shè)計(jì)109
• 6.7 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證109-111
• 6.8 本章小結(jié)111-113
• 第七章 全文總結(jié)與展望113-117
• 7.1 本文總結(jié)113-115
• 7.2 網(wǎng)構(gòu)軟件可靠性研究展望115-116
• 7.2.1 自動(dòng)化提取的新方法115
• 7.2.2 網(wǎng)絡(luò)影響因素科學(xué)分析115-116
• 7.2.3 可靠性專用化計(jì)算116
• 7.2.4 可靠性并行計(jì)算116
• 7.3 未來的研究工作116-117
• 致謝117-118
• 參考文獻(xiàn)118-129
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的成果129-130

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本文編號(hào)：497681